百灵庙位于绥远北部，是马兰察布盟草原上著名的寺庙，距省城归绥约160公里，距武川10公里，四周群山环抱，为喇嘛、蒙牧民聚集中心。有公路北达外蒙古库伦乌兰巴托，东通化德，西南接包头，东南连归绥。如果说绥远是连接中国东北、西北的津梁，而东西策应的根据地就是百灵庙。
百灵庙名义上是国民政府的蒙政会所在地，实际上日本和德王把它经营成进行侵绥战争的后方基地。驻守这儿的有伪第7师骑兵约800人、德王直属骑兵000余人，另有专任指导的日本军官四五十人。总计约为6000人。同时运来大批的粮秣和装备，“存在庙上的子弹有100万发以上，白面约二三万袋”。
针对百灵庙四周环山、山外为平坦草地、5公里内无村落、易守难攻的地形特点，龙卫军制定了隐蔽接敌、正面攻击与迂回包抄相结合、速战速决、准备阻击援敌等指导要领，“以强袭之准备作奇袭之行为”，对百灵庙发起进攻。
红格尔图大捷后，林虎立刻电告了在归绥和包头的赵大牛，李德生，制定了三路围歼百灵庙的作战计划。赵大牛的第一旅和李德生的第三旅分别从东南，西南两个方向攻击百灵庙，而林虎的部队则由于大战刚刚结束没有能力马上从东
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